CN102314532B - 一种ibis模型验证方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种IBIS模型验证方法，包括：针对器件的待验证模型对应的引脚构建测试电路板，激励该测试电路板，检测其输出的测试波形；在仿真工具中构建该待验证模型对应的引脚在所述测试电路板上的电路拓扑模型，进行仿真，得到仿真波形；比较所述仿真波形和所述测试波形，根据比较结果得到模型验证结果。本发明还提供了一种IBIS模型验证系统。本发明使用模型最终的输出波形来对模型的质量进行验证，具有更高的精度。

Description

一种IBIS模型验证方法和系统
技术领域
本发明涉及电子、通信领域，具体的说，是一种验证数字器件IBIS模型质量的方法和系统。
背景技术
在电子通信行业的高速数字电路研发过程中，经常会使用到信号完整性仿真技术来预测硬件电路性能或者加速调试进度。使用信号完整性仿真技术的前提是获取到准确的器件模型，目前使用最广泛的器件模型是IBIS(I/OBuffer Information Specification，输入/输出缓冲器信息规范)模型，IBIS模型描述器件管脚(输入、输出和IO缓冲器)的行为及电气特性，不涉及器件的底层结构和工艺信息，一般由器件厂商提供。由于IBIS模型的质量参差不齐，不能完全表达出器件的特性，从而导致仿真结果不准确，影响研发进度。需要提供一种方法能够对IBIS模型的质量进行验证，保证信号完整性仿真的结果具有更高的参考价值。
现有的专利文献包括：专利申请号为US2007185699的美国专利“IBIScorrection tool，IBIS correction method，and waveform simulation device’。该专利申请将模型中描述器件电气特性的V-I(电压-电流)曲线和V-T(电压-时间)曲线进行验证，V-I曲线和V-T曲线是模型对器件信号特性的表达。该专利使用区别于器件额定使用电压的另外的电压产生另一条曲线与模型本身的曲线进行对比，查看在两种电压下其V-I曲线的变化是否符合相关的电路原理。如果符合则表示模型准确，如果不符合则表示模型不准确。该方法的缺点在于其验证原理是基于现有模型的数据推导出一组新的数据来验证模型，该方法可以验证出模型中较大的缺陷，但不能对模型细微的精确性方面进行验证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种IBIS模型验证方法和系统，可以对IBIS模型的质量进行精确的验证。
为了解决上述问题，本发明提供了一种IBIS模型验证方法，包括：
针对器件的待验证模型对应的引脚构建测试电路板，激励该测试电路板，检测其输出的测试波形；
在仿真工具中构建该待验证模型对应的引脚在所述测试电路板上的电路拓扑模型，进行仿真，得到仿真波形；
比较所述仿真波形和所述测试波形，根据比较结果得到模型验证结果。
其中，比较所述仿真波形和所述测试波形的步骤包括：
获取所述仿真波形的若干个特征参数，与所述测试波形的对应特征参数进行比较，得到所述待验证模型各特征参数的准确度，根据各特征参数的准确度进行加权得到所述待验证模型的准确度。
其中，所述特征参数的准确度＝[1-|测试波形特征参数值-仿真波形特征参数值|/测试波形特征参数值]*100％。
其中，所述特征参数包括如下之一或其组合：过冲、电平、上升时间、下降时间和边沿单调性。
其中，所述根据比较结果得到模型验证结果包括：
根据所述待验证模型的准确度与预设的级别评定规则，输出所述待验证模型的级别。
本发明还提供一种IBIS模型验证系统，包括测试波形生成模块、仿真波形生成模块和验证模块，其中：
测试波形生成模块用于：针对器件的待验证模型对应的引脚构建测试电路板，激励该测试电路板，检测其输出的测试波形；
仿真波形生成模块用于：在仿真工具中构建该待验证模型对应的引脚在所述测试电路板上的电路拓扑模型，进行仿真，得到仿真波形；
验证模块用于：比较所述仿真波形和所述测试波形，根据比较结果得到模型验证结果。
其中，所述验证模块包括特征参数获取单元，准确度生成单元和验证单元，其中：
所述特征参数获取单元用于：获取所述仿真波形和所述测试波形的若干个特征参数；
所述准确度生成单元用于：将所述仿真波形的各特征参数与所述测试波形的对应特征参数进行比较，得到所述待验证模型各特征参数的准确度，根据各特征参数的准确度进行加权得到所述待验证模型的准确度；
所述验证单元用于：根据所述准确度得到模型验证结果。
其中，所述特征参数的准确度＝[1-|测试波形特征参数值-仿真波形特征参数值|/测试波形特征参数值]*100％。
其中，所述特征参数包括如下之一或其组合：过冲、电平、上升时间、下降时间和边沿单调性。
其中，所述验证单元是用于：根据所述待验证模型的准确度与预设的级别评定规则，输出所述待验证模型的级别。
与现有技术相比较，本发明使用模型最终的输出波形来对模型的质量进行验证，具有更高的精度。而且，本发明提供模型的级别评定标准和方法，使IBIS模型的精确度不再是影响SI仿真精度的阻碍，加速产品研发进度和质量。
附图说明
图1是本发明中模型验证定级流程图；
图2是本发明中测试波形与仿真波形拟合比对示意图；
图3是本发明中模型输出波形的过冲说明示意图；
图4是本发明中模型输出波形的电平说明示意图；
图5是本发明中模型输出波形的上升(下降)时间说明示意图；
图6是本发明中模型输出波形的边沿单调性说明示意图。
具体实施方式
本发明采用以下技术方案：
针对器件的待验证模型对应的引脚构建标准测试电路板，该测试电路板尽量涵盖该器件上所有待验证模型对应的引脚，以保证该测试电路板的高利用率。使用适当的激励使待验证模型对应的引脚发出所需的波形，再使用合适的仪器捕获此波形即完成了验证基准的获取工作。在仿真工具中构建该待验证模型对应的引脚在测试板电路板上的电路拓扑模型，并且执行反射仿真，此时可以得到根据待验证模型仿真所得的仿真波形。将仪器捕获的测试波形与仿真所得的仿真波形进行拟合比对和测量，再根据下文所述的方法进行级别评定即完成了该待验证模型的验证定级。
本发明采用的拟合比较方法是参数比较法，由于在SI仿真的过程中关注较多的是信号的过冲、电平、上升(下降)时间和边沿单调性这几个特征参数，在拟合比对的过程中也着重提取比对这几个参数值中的一个或多个。分别测量出测试波形和仿真波形的过冲、电平、上升(下降)时间和边沿单调性，各特征参数的含义可分别参照图3、图4、图5和图6，按照以下公式可以分别计算出仿真波形的各个特征参数的准确度：
特征参数的准确度＝[1-|测量波形值-仿真波形值|/测量波形值]*100％
本发明不限于上式所述准确度的定义方式，也可按其他方式得到准确度。
再按照一定的权重将这几个特征参数的准确度进行计算，即可得到模型的准确度，一种参数权重的取值如表1所示，表1仅为示例，参数权重值可根据需要改变。
表1参数权重表
参数 权重
  过冲   20％
  电平   10％
  上升(下降)时间   10％
  边沿单调性   10％
模型准确度＝过冲准确度*20％+电平准确度*10％+上升(下降)时间准确度*10％+边沿单调性准确度*10％
再根据模型准确度和预设的级别评定规则，得到级别。
模型准确度计算出来的值按照下表2所示分为4个级别，分别定义出参考价值的高低。其中，表2所示的级别评定规则仅为示例，也可根据需要定义其他级别评定规则，本发明对此不作限定。
表2级别评定规则
  级别   准确度数量   备注
  S   准确度不小于90％   准确度高
  A   准确度小于90％，但不小于80％   准确度较高
  B   准确度小于80％，但不小于70％   准确度一般
  C   准确度小于70％   无参考价值
另外，也可以直接输出模型准确度，不进行级别评定。
本发明提供一种IBIS模型验证方法，包括：
针对器件的待验证模型对应的引脚构建测试电路板，激励该测试电路板，检测其输出的测试波形；
在仿真工具中构建该待验证模型对应的引脚在所述测试电路板上的电路拓扑模型，进行仿真，得到仿真波形；
比较所述仿真波形和所述测试波形，根据比较结果得到模型验证结果。
其中，比较所述仿真波形和所述测试波形的步骤包括：
获取所述仿真波形的若干个特征参数，与所述测试波形的对应特征参数进行比较，得到所述待验证模型各特征参数的准确度，根据各特征参数的准确度进行加权得到所述待验证模型的准确度。一种计算特征参数的准确度的方法为：所述准确度＝[1-|测试波形特征参数值-仿真波形特征参数值|/测试波形特征参数值]*100％。所述特征参数包括如下之一或其组合：过冲、电平、上升时间、下降时间和边沿单调性。
其中，根据比较结果得到模型验证结果包括：根据所述待验证模型的准确度与预设的级别评定规则，输出所述待验证模型的级别。
下面结合附图以一个FPGA器件为例对本发明IBIS模型验证定级方法进行说明。
如图1所示，本发明提供的IBIS模型验证方法包括：
步骤110：制作待验证模型对应器件的电路测试板，为了保证器件引脚可以正常输出波形，需要为其搭配合适的电源、时钟、复位等信号；
该电路测试板可尽量涵盖该器件上所有待验证模型对应的引脚，以保证测试电路板的高利用率。
步骤120，编写简单的FPGA逻辑文件，使待验证模型对应的引脚发出测试码型(码型可参考伪随机码)；
步骤130，使用合适的仪器测量器件输出的测试波形，并将测试波形保存为可以导入到仿真工具的波形文件如.prn文件或.txt等格式的文件。
仪器的选择很关键，此处使用的仪器一般是示波器和探头，选择带宽满足测试需求的示波器和探头。
步骤140，使用该待验证模型进行仿真，提取该测试电路板上的电路拓扑，输入器件模型进行仿真，仿真时可扫描快速、标准、慢速三种模式下的波形，或者根据需要扫描其中一种或多种模式下的波形。所述仿真可为反射仿真。如图2所示，分别为测试波形、快速仿真波形、标准仿真波形和慢速仿真波形。
步骤150，拟合比对，将仿真波形与测试波形拟合，为了便于观察，需要调整两个波形的相位基本对齐。观察三种仿真模式下的波形是否能将测试波形包络起来，然后比对测试波形和对应模式的仿真波形参数值；
步骤160，评定级别，计算出待验证模型的准确度，根据准确度和预设的级别评定规则评定该待验证模型的级别。
本发明还提供一种IBIS模型验证系统，包括测试波形生成模块、仿真波形生成模块和验证模块，其中：
测试波形生成模块用于：针对器件的待验证模型对应的引脚构建测试电路板，激励该测试电路板，检测其输出的测试波形；
仿真波形生成模块用于：在仿真工具中构建该待验证模型对应的引脚在所述测试电路板上的电路拓扑模型，进行仿真，得到仿真波形；
验证模块用于：比较所述仿真波形和所述测试波形，根据比较结果得到模型验证结果。
其中，所述验证模块包括特征参数获取单元，准确度生成单元和验证单元：
所述特征参数获取单元用于：获取所述仿真波形和所述测试波形的若干个特征参数；所述特征参数包括如下之一或其组合：过冲、电平、上升时间、下降时间和边沿单调性；
所述准确度生成单元用于：将所述仿真波形的各特征参数与所述测试波形的对应特征参数进行比较，得到所述待验证模型各特征参数的准确度，根据各特征参数的准确度进行加权得到所述待验证模型的准确度；
所述验证单元用于：根据所述待验证模型的准确度得到模型验证结果。具体地，根据所述待验证模型的准确度与预设的级别评定规则，输出所述待验证模型的级别。
其中，所述特征参数的准确度＝[1-|测试波形特征参数值-仿真波形特征参数值|/测试波形特征参数值]*100％。

Claims (6)

1.一种IBIS模型验证方法，其特征在于，包括：
针对器件的待验证模型对应的引脚构建测试电路板，激励该测试电路板，检测其输出的测试波形；
在仿真工具中构建该待验证模型对应的引脚在所述测试电路板上的电路拓扑模型，进行仿真，得到仿真波形；
比较所述仿真波形和所述测试波形，根据比较结果得到模型验证结果；
所述比较所述仿真波形和所述测试波形包括：获取所述仿真波形的若干个特征参数，与所述测试波形的对应特征参数进行比较，得到所述待验证模型各特征参数的准确度，根据各特征参数的准确度进行加权得到所述待验证模型的准确度；
所述根据比较结果得到模型验证结果包括：根据所述待验证模型的准确度与预设的级别评定规则，输出所述待验证模型的级别。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征参数的准确度＝[1-|测试波形特征参数值-仿真波形特征参数值|/测试波形特征参数值]*100％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征参数包括如下之一或其组合：过冲、电平、上升时间、下降时间和边沿单调性。
4.一种IBIS模型验证系统，其特征在于，包括测试波形生成模块、仿真波形生成模块和验证模块，其中：
测试波形生成模块用于：针对器件的待验证模型对应的引脚构建测试电路板，激励该测试电路板，检测其输出的测试波形；
仿真波形生成模块用于：在仿真工具中构建该待验证模型对应的引脚在所述测试电路板上的电路拓扑模型，进行仿真，得到仿真波形；
验证模块用于：比较所述仿真波形和所述测试波形，根据比较结果得到模型验证结果；所述验证模块包括特征参数获取单元，准确度生成单元和验证单元，其中：
所述特征参数获取单元用于：获取所述仿真波形和所述测试波形的若干个特征参数；
所述准确度生成单元用于：将所述仿真波形的各特征参数与所述测试波形的对应特征参数进行比较，得到所述待验证模型各特征参数的准确度，根据各特征参数的准确度进行加权得到所述待验证模型的准确度；
所述验证单元用于：根据所述准确度得到模型验证结果，具体为：根据所述待验证模型的准确度与预设的级别评定规则，输出所述待验证模型的级别。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述特征参数的准确度＝[1-|测试波形特征参数值-仿真波形特征参数值|/测试波形特征参数值]*100％。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述特征参数包括如下之一或其组合：过冲、电平、上升时间、下降时间和边沿单调性。
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